우리나라는 전 세계가 인정하는 반도체 제조강국이다. 그리고 국민들 대부분이 뉴스를 통해 이런 반도체가 수출 1위 품목이고 나라의 핵심 사업이란 것도 알고 있다. 이거 하나로 인해서 나라의 흥망성쇠가 결정된다고 해도 과언이 아니다. 우리나라는 점점 반도체 집 약국으로 진출하기 위해서 부단히 노력 중인 상태다. 그렇다면 일반 국민인 우리도 반도체에 대해서 어느 정도 좀 더 세밀한 의미를 아는 것이 좋을 거라 생각해서 글을 적어보겠다. 어렵지 않게 쉽게 풀이해서 서로가 이해하도록 하자.
반도체란 무엇인가? 쉽게 표현해서 도체와 부도체란 물질이 있습니다. 도체는 전기가 잘 흐르는 물질을 이야기하고 부도체는 전기가 흐르지 않는 물질을 이야기한다. 결국 반도체는 조건 방식에 따라서 전기가 흐를 수 있거나 안 흐를 수 있도록 조건 형식으로 만든 제품이다. 이런 특별한 성질을 전자공학이 이용하게 되면서 엄청난 속도로 개발이 되게 되었습니다. 1959년 잭 킬비에 의해 IC 직접회로가 개발되면서 오늘날의 모양의 반도체가 만들어졌고 그 조건에 따라서 전기를 제어하는 성질을 이용해서 각종 전자제품의 핵심부품의 역할을 하게 되었습니다.
그럼 반도체는 어떻게 만들어지나요? 반도체의 원료는 우리말로 규소라고 하는 실리콘으로 만들게 됩니다. 규소는 모래에 많이 들어있구요. 실리콘을 높은 고온으로 가열한 뒤 불순물을 없애고 순수한 실리콘 용액으로 만든 뒤에 단결정을 넣어서 액체 실리콘이 생성되고 그것을 고체 표면에 붙어 성장하여 커다란 고체 실리콘이 만들어집니다. 이것을 '잉곳(ingot)'이라고 합니다. 이것의 모양은 마치 커다랗고 긴 단무지 같으며 원형을 단무지 썰듯이 잘라내면 하나의 웨이퍼가 되는 것입니다. 잉곳의 지름으로 웨이퍼의 크기를 결정해서 150mm(6인치) , 200mm(8인치), 300mm(12인치) 등의 웨이퍼가 생성되고 있습니다. 그런 다음 각 종 약품과 보호 장치의 처리를 이용해서 웨이퍼에 전기신호를 씌웁니다. 그렇게 되면 큰 웨이퍼 하나가 커다란 반도체가 되는 것이고 커팅을 하게 되면서 우리가 알고 있는 조그마한 반도체가 되는 것입니다. 현재의 웨이퍼는 지름이 커질수록 한번에 생산될 수 있는 반도체 칩 수가 증가할 수 있기 때문에 웨이퍼의 두께와 크기가 점차 얇으면서
커지는 추세입니다. 현재 마이크로 공정에 가까울수록 미세공정이 되다 보니 그럴 수밖에 없는 상황인 거죠.
반도체의 가공 과정은 어떻게 될까요? 쉽게 표현하면 웨이퍼 제조- 회로설계 - 웨이퍼 가공- 검사 - 패키징 순으로 나뉩니다. 이 중 우리가 알고 있는 삼성전자나 하이닉스 같은 기업들은 일부분 담당이 아닌 전체적인 공정을 다 다룰 수 있기 때문에 '종합 반도체 기업'이라고 표현할 수 있으며 생산설비 없이 설계만 하는 기업을 '팹리스 공정'(퀄컴, 브로드컴, 엔비디아)
설계도면에 따라 웨이퍼를 가공하는 '파운드리 공정'(TSMC, 동부하이텍), 검사와 패키징을 맡아서 하는 패키징 공정(하나마이크론) 여기까지가 반도체를 생산하는 기업들 위주이며 그 외 장비업체와 소재업체로 나누어질 수 있습니다. 이처럼 반도체 하나를 생산하는데 수많은 공정이 들어가며 한 회 사가 모든 공정 들을 전부 다 하는 경우는 극히 드물며 수많은 공정들이 톱니바퀴처럼 맞물려 반도체 산업을 형성하게 됩니다. 이렇게 우리가 알고 있는 반도체는 눈으로 봤을 때 조그마한 크기지만 그 안에는 보이지 않는 수많은 회사들의 노하우가 담겨있는 것입니다. 앞으로도 반도체에 관련된 글을 많이 쓸 예정이기 때문에 오늘 기본적으로 반도체가 무엇인지에 대해서 이야기해봤습니다. 우리나라와 대만은 서로가 선의의 경쟁을 하면서 발전하고 있는 국가들입니다. 우리나라는 삼성 그리고 대만은 TSMC 두 기업이 버티며 전 세계의 반도체 생산을 이끌어 가고 있죠. 다음 기회가 되면 대만과 우리나라에 대한 비교도 같이 해보겠습니다. 글 읽어주셔서 감사합니다. 좋은 하루 보내세요.